ドローン市場は成長を続けており、予測によると、ドローン市場は2018年の140億ドルから2024年には430億ドル以上に拡大するとされています。この急速な業界の成長に対応するには、迅速なイノベーションが競争上の成​​功の鍵となり、3Dプリンティングはこれをサポートするのに最適です。

ドローンの使用事例が、FPV レースから災害救助、貨物輸送、偵察まで、プロ用と趣味用の両方で拡大し続けるにつれ、3D プリンティングは、新しいレベルのパフォーマンスを提供できるドローンの製造においてますます重要な役割を果たすようになります。

3D プリンティングにより、製品開発時間が短縮され、生産コストが削減され、設計者やメーカーが最先端の 3D プリントドローン設計でより多くのリスクを取る機会が生まれ、この技術の新たな用途の可能性が広がります。

設計から製造まで、3D プリントを使用してドローンを作成する方法と、独自の 3D プリント DIY ドローンを構築する方法について学びましょう。

3D プリントを使用してドローンを迅速に試作します。

3Dプリントを活用すれば、設計者は新しい設計機能のリスクや潜在的な欠点を分析するために何時間も費やす必要がなくなります。高解像度の3Dプリンターは、無駄を最小限に抑えながら、テスト用の新しいプロトタイプを迅速に製造できます。ドローンメーカーは、高い幾何学的精度を備えた交換可能なモジュールを製造できるため、高価で時間のかかる金型が不要になります。

上に示したMRB-1の製作にあたり、Marble社はFormlabsのプリンターを使用して、エンジンハウジング、サブウィング、さらには最終製品を視覚化するのに役立つ小型モデルなど、ドローン用のカスタムメイドの部品在庫を作成しました。

3Dプリントを活用することで、新しい部品の作成に数時間しかかからないため、製造時間を短縮できます。例えば、MRB-1ドローンは、初期の設計コンセプトから機能プロトタイプまでわずか4週間で完成しました。

3Dプリントは、設計の自由度と時間節約というメリットだけでなく、大幅なコスト削減にもつながります。設計段階で簡単に共有・編集可能なCADファイルを使用することで、設計の反復作業も簡素化されます。

これにより、リスクを負い、ドローン設計に革新を起こすコスト効率が向上します。米海兵隊は独自のドローンを開発する際に、プリンター費用を除いてドローン1機の製造コストが約600ドルであることを発見しました。これは、既製のRavenドローンのコストと比較すると、海兵隊にとって最大3万ドルかかる可能性があります。

ORQAは、Formlabs 3Dプリンターで部品を試作し、デザインを完璧に仕上げることで、プレミアムなOne FPVゴーグルを製作しました。この最先端のゴーグルは、ドローンレース、フリースタイル飛行、FPVシミュレーション向けに設計されています。

カスタム 3D プリントされたドローンのスペアパーツ。

ドローンを専門的に、あるいは趣味で設計・製作している人は、修理や部品の交換が困難（そして高額）であることを知っています。経験の浅い操縦者、悪天候、あるいは邪魔になる枝などが原因で墜落事故に遭い、ドローンに高額な損害を与えるケースは少なくありません。

3Dプリンティングにより、ドローンのスペアパーツの製造が容易になりました。海兵隊の場合、高性能ドローンの損傷した翼部分の交換費用は、当初8,000ドルかかっていましたが、現在ではそのわずか0.1%程度で済みます。

ドローン設計の新たな境地。

多くのドローンは人気のクワッドコプター設計を採用していますが、3D プリントの柔軟性により、開発者ははるかに野心的な設計を作成するための大きな可能性が開かれ、完全な想像力を発揮する余地が生まれます。

2016年のエアバス・カーゴ・ドローン・チャレンジで優勝したZelator UAVは、小型貨物、特に医療用品を遠隔地へ輸送するために最適化されています。固定翼設計を採用したZelatorの開発者は、3Dプリンターを用いて、厳しい気象条件にも耐えうる強度と、過酷な環境でも運用可能な軽量性（25kg以下）を兼ね備えた構造を実現しました。

小笠原勇樹氏と久米田亮氏が開発したX VEINは、独創的な設計と3Dプリント技術によって製作された「レスキュードローン」をコンセプトとしたクワッドコプタードローンです。災害救助活動に最適化され、長時間飛行、強化構造、そして衝突による損傷を防ぐプロペラガードを備えています。これらの機能はすべて、3Dプリントで製作された格子フレームのクワッドコプター本体に統合されています。

X VEINのメッシュ構造設計は、3Dプリントでのみ製作可能です。

ドローン設計における高度なカスタマイズ、メッシュ構造の複雑さ、生成 CAD ソフトウェア内での密度の調整の自由度はすべて、積層造形技術の機能によってのみ可能になります。

多くのメーカーが大型ドローンの開発に取り組んでいる一方で、小型ドローン以外にも独創的なデザインが存在します。例えば、ペンシルベニア大学（UPenn）のPiccolissimoは、これまでに製造された中で最も小型のドローンの一つです。

ペンシルベニア大学のピッコリッシモは、直径24.26ミリメートル、重さわずか2.5グラムで、これまでに製造されたドローンの中で最も小さいものの1つです。

Piccolissimoは一体型のプロペラと構造により、過酷な環境に最適です。直径24.26mmという超小型サイズとわずか2.5gという超軽量は、3Dプリント部品のみで実現されています。この軽量と小型により、この小型ドローンは不安定な原子炉内での作業や、閉鎖空間や遠隔地での偵察など、人間や大型ドローンでは不可能な作業に最適です。

Piccolissimoは、3Dプリンティングと群ロボット工学の将来的な有望なユースケースを示唆しています。メーカーは3Dプリンティングを活用して、捜索救助任務などの群ロボット工学タスクにPiccolissimoのようなツールを開発できるかもしれません。この技術が、あの有名なドラマ「ブラック・ミラー」のエピソードのようにではなく、良いことに使われることを願うばかりです。

独自の 3D プリント ドローンを構築する方法。

3D プリントを使用すれば、電子機器を除く、ドローンやクワッドコプターの製造に必要なほとんどの部品を製造できます。3D プリントされたドローン部品には、機体、フレームの追加保護シェル、プロペラ、着陸装置、モーター マウント、アクセサリ マウント (スキャナー、カメラ、センサー、その他の便利なデバイスなど)、およびドローンのリモコンと電源のハウジングが含まれます。

自作ドローンを作る際には、この記事の表紙に掲載されているOpenRCの3Dプリント可能なクワッドコプター設計など、様々なオープンソースの既製品から選ぶことができます。3DモデルのデータベースやPinshapeのようなコミュニティも、3Dプリント可能なドローンの設計図やアクセサリーを豊富に提供しています。さらに、個々のパーツやアクセサリーを3Dモデリングすることで、ドローンの設計を特定の用途に合わせてカスタマイズする無限の可能性が広がります。RCグループ、DIYドローン、そしてもちろんRedditなどのオンラインコミュニティも、豊富なサポートとインスピレーションを提供してくれます。

ドローンを印刷するには、ニーズに応じて、熱溶解積層法 (FDM)、光造形法 (SLA)、選択的レーザー焼結法 (SLS) などの一般的なプラスチック 3D 印刷技術を利用できます。

これら3つの技術の中で、SLA 3Dプリントは高精度と材料の汎用性の理想的なバランスを実現します。ドローン用途の特性を考慮すると、圧縮、伸張、曲げ、衝撃に耐え、破損しない材料、例えば強靭で耐久性のあるSLA樹脂を選択することをお勧めします。

	Formlab Form4 SLA マシンの仕様。 クリック 価格を確認する クリック
	Formlab Fuse 1+ 30W SLS の仕様。 クリック 価格を確認する クリック

参考文献

https://formlabs.com/blog/diy-3D-printed-drone/